CN208028897U

CN208028897U - 一种基于可见光通信的信号接收装置

Info

Publication number: CN208028897U
Application number: CN201820411145.4U
Authority: CN
Inventors: 付磊; 贺知明; 杨帆
Original assignee: Guangdong Institute Of Electronic And Information Engineering University Of Electronic Science And Technology Of China; University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: Guangdong Institute Of Electronic And Information Engineering University Of Electronic Science And Technology Of China; University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2018-10-30
Anticipated expiration: 2028-03-26

Abstract

本实用新型公开了一种基于可见光通信的信号接收装置，其包括干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件、复合抛物面聚光器、光电探测器以及与所述光电探测器连接的信号处理电路；由于在光路上设置干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件和复合抛物面聚光器，光信号依次经过干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件和复合抛物面聚光器后，照射在光电探测器上。不仅能够使LED信号光的相对强度达到最高值，还能有效增加光接收面积，使接收到的光功率变大。因此，本实用新型能够有效改善目前室外可见光通信容易受自然光干扰，以及信道衰减较大的问题。

Description

一种基于可见光通信的信号接收装置

技术领域

本实用新型涉及可见光通信技术以及智能交通技术领域，特别涉及一种基于可见光通信的信号接收装置。

背景技术

目前，LED光源已经被广泛应用于汽车前照灯，对于汽车而言，采用LED光源有以下好处：第一，成本较低且节能，LED光源比一般的节能灯还要节能25％，而LED器件的成本则以每年20％以上的速度在下降。第二，寿命长，传统汽车车灯一般是疝灯，疝灯的平均寿命为3000小时左右，而LED车灯的使用寿命为50000小时甚至有的能达到100000小时，基本覆盖了整车的使用年限。第三，经久耐用，LED车灯结构相对简单，不容易破碎，能适应各种行车环境。第四，响应速度快，LED点亮或者是熄灭仅需微秒级别的反应时间，在交通警示中能有更好的效果，保障了行车安全。第五，亮度衰减低，LED亮度较高，亮度衰减相对于卤素大灯要来的低。第六，LED车灯低压直流便可以驱动，没有过高的电压要求，降低了汽车的设计要求。

可见光无线通信(VLC)已被广泛的使用在日常生活中，可见光通信具有以下优点：第一，绿色环保，不受无线电干扰。第二，安全性能极好，由于可见光只在直线上传播，因此想要截断信息则必须处于光线传播的途径上。第三，传输速率快，由于可见光频谱的带宽比射频频谱的带宽来的更大，所以能达到更快的传输速率。因此，利用LED灯的闪烁来传递信息，实现车与车之间通信以及车与交通设备之间通信，从而建立一个智能交通系统，能及时接收到车辆的信息，能实时监测交通情况，不仅方便紧急事故的处理，还保障了行车的安全和便利。但是，由于应用在智能交通领域的可见光无线通信技术为室外可见光通信，存在自然光干扰以及信道衰减这两大技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种基于可见光通信的信号接收装置，改善目前室外可见光通信容易受自然光干扰，以及信道衰减较大的问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种基于可见光通信的信号接收装置，其包括干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件、复合抛物面聚光器、光电探测器以及与所述光电探测器连接的信号处理电路；其中，光信号依次经过所述干涉膜滤光片、所述带通光学薄膜器件和所述复合抛物面聚光器后，照射在所述光电探测器上；所述信号处理电路用于将所述光电探测器产生的光电流信号转换成电压信号，并输出给解码装置解码。

优选地，所述带通光学薄膜器件的通带范围为440nm～472nm，由于波长范围440nm～472nm内的LED信号光的相对强度达到最高值，信号光质量非常好。

优选地，所述复合抛物面聚光器的视场角小于或等于π/2，能够有效增加光电探测器的光接收面积，从而使接收到的光功率变大。

根据一种具体的实施方式，本实用新型基于可见光通信的信号接收装置中，所述信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、跨阻放大器、调幅放大器和高通滤波器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型基于可见光通信的信号接收装置，由于在光路上设置干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件和复合抛物面聚光器，光信号依次经过干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件和复合抛物面聚光器后，照射在光电探测器上。不仅能够使LED信号光的相对强度达到最高值，还能有效增加光接收面积，使接收到的光功率变大。因此，本实用新型能够有效改善目前室外可见光通信容易受自然光干扰，以及信道衰减较大的问题。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型信号处理电路的结构示意图。

图中标记：1-干涉膜滤光片，2-带通光学薄膜器件，3-复合抛物面聚光器，4-光电探测器。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

结合图1所示的本实用新型的结构示意图；其中，本实用新型基于可见光通信的信号接收装置，其包括干涉膜滤光片1、带通光学薄膜器件2、复合抛物面聚光器3、光电探测器4以及与所述光电探测器4连接的信号处理电路。

其中，光信号依次经过干涉膜滤光片1、所述带通光学薄膜器件2和所述复合抛物面聚光器3后，照射在所述光电探测器4上。所述信号处理电路用于将所述光电探测器产生的光电流信号转换成电压信号，并输出给解码装置解码。

由于波长范围440nm～472nm内的LED信号光的相对强度达到最高值，信号光质量非常好。因此，本实用新型采用的带通光学薄膜器件的通带范围为440nm～472nm。

而且，如果在光电探测器的前端加上滤光片和光学集中器，那么，光电探测器的有效接收面积变为：

式中g(ψ)是光学集中器的增益，A_eff(ψ)＞Aθ²cosψ是滤光膜的透射率，ψ_c是集中器的视场角(FOV)，θ是入射光进入光学集中器折射后与光电探测器的轴线所成的夹角，非成像的光学集中器的增益表达式为：

式中n是光学集中器内部折射率，可以发现增益g(ψ)会随着视场角ψ_c的减少而增加。因此，本实用新型采用的复合抛物面聚光器的视场角小于或等于π/2，能够有效增加光电探测器的光接收面积，从而使其接收到的光功率变大。

结合图2所示的本实用新型信号处理电路的结构示意图；其中，本实用新型基于可见光通信的信号接收装置中的所述信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、跨阻放大器、调幅放大器和高通滤波器。其中，前置放大电路将光电探测器产生的光电流信号放大，并输出给跨阻放大器，而跨足放大器将放大的光电流信号转换成电压信号，再由调幅放大器将该电压信号进一步放大到指定幅度，最后通过高通滤波器补偿发射机发射时由余晖效应产生的低通滤波，输出给解码装置进行解码，从而实现室外可见光通信。

Claims

1.一种基于可见光通信的信号接收装置，其特征在于，包括干涉膜滤光片、带通光学薄膜器件、复合抛物面聚光器、光电探测器以及与所述光电探测器连接的信号处理电路；其中，光信号依次经过所述干涉膜滤光片、所述带通光学薄膜器件和所述复合抛物面聚光器后，照射在所述光电探测器上；所述信号处理电路用于将所述光电探测器产生的光电流信号转换成电压信号，并输出给解码装置解码。

2.如权利要求1所述的基于可见光通信的信号接收装置，其特征在于，所述带通光学薄膜器件的通带范围为440nm～472nm。

3.如权利要求1所述的基于可见光通信的信号接收装置，其特征在于，所述复合抛物面聚光器的视场角小于或等于π/2。

4.如权利要求1所述的基于可见光通信的信号接收装置，其特征在于，所述信号处理电路包括依次连接的前置放大电路、跨阻放大器、调幅放大器和高通滤波器。